[其它课程]AVR第二章8535单片机系统结构11年ppt课件

1、1第二章第二章 8535单片机系统构造单片机系统构造2. 1 AVR单片机单片机AT90S8535AT90S8535的总体构造的总体构造 2. 2 85358535单片机的中央处理器单片机的中央处理器CPU CPU 2. 3 85358535单片机存储器组织单片机存储器组织 2. 4 AVRAVR单片机系统复位单片机系统复位 ATMELATMEL公司公司的的9090系列单片机是一种基于系列单片机是一种基于 AVRAVR增强性能、增强性能、RISCRISC构造构造的、低功耗、的、低功耗、CMOSCMOS技术、八位微控制器技术、八位微控制器Enhanced RISC Microcontroller

2、sEnhanced RISC Microcontrollers，通常简称为，通常简称为 AVRAVR单片机。单片机。 122. 1 AVR单片机单片机AT90S8535AT90S8535的总体构造的总体构造2.1.12.1.1 AT90S8535 AT90S8535的的特点特点 1 1AVR RISC AVR RISC 构造构造2 2AVR AVR 高性能低功耗高性能低功耗RISC RISC 构造构造_ 118118条指令，大多数为条指令，大多数为单指令周期单指令周期;_ 3232个个8 8位位通用工作存放器通用工作存放器;_工作在工作在8MHz8MHz时具有时具有8MIPS8MIPS的性能，

3、即的性能，即125ns125ns执执 行一条指令行一条指令; 23 2.1.1 2.1.1 AT90S8535 AT90S8535特点特点13 3数据和非易失性程序内存数据和非易失性程序内存_ 8K8K字节的在线可编程字节的在线可编程FlashFlash擦除次数擦除次数10001000次次_ 512512字节字节SRAMSRAM_ 512512字节在线可编程字节在线可编程EEPROMEEPROM寿命寿命100000100000次次4 4速度速度_ 0 04MHz 4MHz AT90LS8535AT90LS8535_ 0 08MHz 8MHz AT90S8535AT90S853534 2.1.1

4、 2.1.1 AT90S8535 AT90S8535特点特点25 5外围外围PeripheralPeripheral特点特点_两个两个可预分频可预分频PrescalePrescale的的8 8位定时器位定时器/ /计数器，其中计数器，其中 一个具有比较形式。一个具有比较形式。 一个一个可预分频可预分频、具有、具有输出比较输出比较、捕获捕获和两个和两个8/9/108/9/10位位PWMPWM功能的功能的1616位定时器位定时器/ /计数器计数器;_片内模拟比较器片内模拟比较器_可编程的可编程的看门狗定时器看门狗定时器由片内另一单独振荡器生成由片内另一单独振荡器生成_ 8 8通道通道1010位位A

5、DCADC_全双工全双工UARTUART45 2.1.1 2.1.1 AT90S8535 AT90S8535特点特点36 6工作电压工作电压_ 2.7V2.7V6.0V 6.0V AT90LS8535AT90LS8535;_ 4.0V4.0V6.0V 6.0V AT90S8535AT90S8535;7 7I/O I/O 和封装和封装_ 32 32 个可编程的个可编程的I/O I/O 脚脚_ 40 40 脚脚PDIP PDIP 、44 44 脚脚PLCC PLCC 和和44 44 脚脚TQFP TQFP 封装封装56 2.1.1 2.1.1 AT90S8535 AT90S8535特点特点48 8

6、特别的特别的MCU MCU 特点特点_上电复位电路上电复位电路;_具有计时功能、有独立振荡器的实时时钟具有计时功能、有独立振荡器的实时时钟RTCRTC;_低功耗低功耗, 三种节电形式: 空闲形式、省电形式和掉电形式空闲形式、省电形式和掉电形式;_内外部中断源内外部中断源9 9AT90LS8535AT90LS8535在在4MHz4MHz、3V3V、2020条件下的功耗：条件下的功耗：_工作形式：工作形式：6.4mA;6.4mA;_空闲形式：空闲形式：1.9mA;1.9mA;_掉电形式：掉电形式：11A;A;67 2.1.2 2.1.2 AT90S8535AT90S8535的的进一步描进一步描 述

7、述 vAVR 核将32 个工作存放器和丰富的指令集联结在一起。所有的工作存放器都与ALU算逻单元直接相连，允许在一个时钟周期内执行的单条指令同时访问两个独立的存放器。这种构造进步了代码效率，使AVR 得到了比普通CISC单片机高将近10 倍的性能。 v器件是以ATMEL 的高密度非易失性内存技术消费的。片内Flash 可以通过SPI 接口或通用编程器屡次编程。通过将增强的RISC 8位CPU 与Flash 集成在一个芯片内，8535为许多嵌入式控制应用提供了灵敏而低本钱的方案。 vAT90S8535 是一款基于AVR RISC 的低功耗CMOS 的 8 位单片机。78图2.1 AT90S853

8、5 构造方框图89 2.1.3 2.1.3 引引 脚脚 配配 置置1 1 910 2.1.3 2.1.3 引脚引脚 配配 置置2 2 1011 2.1.3 2.1.3 管管 脚脚 配配 置置 3 31112 2.1.4 2.1.4 引脚定义引脚定义 1 1 1VCC、GND： 电源 2A 口PA7PA0 3B 口PB7PB0 4C 口PC7PC0 5D 口PD7PD0 A 、B 、 C 、 D口：8 位双向I/O 口，每一个管脚都有内部上拉电阻；A 口的输出可以吸收20mA 的电流，可直接驱动LED；在复位过程中，A 口为三态，即使此时时钟还未起振。另外：大部分可另外：大部分可作为作为特殊功能

9、口特殊功能口第二功能，第二功能，如：如：A 口还可以用作口还可以用作ADC 的模拟输入口。的模拟输入口。1213 2.1.4 2.1.4 引脚定义引脚定义 2 27XTAL1：片内振荡器的输入端。8XTAL2：片内振荡器的输出端。 图2.3 晶振连接 图2.4 外部时钟驱动设置 晶体振荡器或陶瓷振荡器 XTAL2 应悬空悬空 （6） RESET ：复位输入。低电平有效；低电平有效； 执行的第一条执行的第一条指令地址指令地址00000000。 方法方法1：使用使用内内部部时钟时钟方法方法2：使用使用外外部部时钟时钟单片机的时钟信号单片机的时钟信号1314 2.1.4 2.1.4 引脚定义引脚定义

10、 3 39AVCC： A/D 转换器的电源。 应该通过一个低通滤波器与VCC 连接。10AREF： A/D 转换器的参考电源， 介于AGND 与AVCC 之间。11AGND： 模拟地。 以下与以下与AD 转换器有关转换器有关考虑：考虑：与与8088有何不同？有何不同？14152. 2 85358535单片机的中央处理器单片机的中央处理器CPUCPU2.2.1 构造概述构造概述 2.2.2 通用工作存放器文件通用工作存放器文件 2.2.3 X X、Y Y、Z Z 存放器存放器 2.2.4 ALUALU运算逻辑单元运算逻辑单元 15162.2.1 构造概述构造概述_ ALU ALU算逻运算单元算逻

11、运算单元 _32 个个8 位通用存放位通用存放器器R0R0到到R31R31。 最后最后6 个可以组成个可以组成3 个个16 位用于间接寻址的位用于间接寻址的存放器指针：存放器指针：X,Y,Z。_ 64 个个I/O 存放器存放器 _ R0R0到到R31R31和和 64 个个I/O 存放器存放器 与与SRAM内存内存一样分配有一样分配有内存内存地址地址，允许其象普通内存地址一样访问。允许其象普通内存地址一样访问。 _堆栈分布于堆栈分布于SRAM ，堆栈指针堆栈指针SP为为 16位，位，可读写。可读写。 PC16172.2.2 通用工作存放器文件通用工作存放器文件每个存放器都有一个每个存放器都有一个

12、数据内存地数据内存地址址前前3232个地址个地址 两种访问方式两种访问方式1 1存放器操作形式存放器操作形式 2 2内存访问形式内存访问形式 特点：特点：编号约大，功能约强。编号约大，功能约强。 这种内存组织方式在访问存这种内存组织方式在访问存放器方面具有极大的放器方面具有极大的灵敏性灵敏性。 17182.2.3 X X、Y Y、Z Z 存放器存放器q 存放器存放器R26R31 除了用作通用存放器外，还可以除了用作通用存放器外，还可以组成组成X X、Y Y、Z Z 存放器存放器作为数据作为数据间接寻址间接寻址用的用的地址指针。地址指针。q Z Z 指针指针可用于查表功能。可用于查表功能。 q有

13、：间接有：间接寻址寻址，带偏移量的间接，带偏移量的间接0-630-63寻址寻址，预减预减1 1的间接的间接寻址寻址，后加，后加1 1的间接的间接寻址。寻址。18192.2.4 ALUALU运算逻辑单元运算逻辑单元vAVR ALU AVR ALU 与与32 32 个通用工作存放器直接相连；个通用工作存放器直接相连；vALU ALU 操作分为操作分为3 3 类：算术、逻辑和位操作，类：算术、逻辑和位操作，包括移位。包括移位。 19202. 3 85358535单片机存储器组织单片机存储器组织2.3.12.3.1 内部在线可编程内部在线可编程FlashFlash（程序存储器程序存储器） 2.3.22

14、.3.2 内部内部SRAMSRAM数据存储器数据存储器 2.3.32.3.3 内部内部EEPROMEEPROM数据存储器数据存储器 2.3.42.3.4 I/O I/O 寄存器寄存器 2.3.52.3.5 内存映像内存映像 20212.3.12.3.1 内部在线可编程内部在线可编程FlashFlashv AT90S8535 AT90S8535的的FlashFlash程序存储器程序存储器按字按字编排地址。所有的指编排地址。所有的指令为令为1616位宽，构造为：位宽，构造为：4K4K1616。擦除次数至少为。擦除次数至少为10001000 次。次。vAT90S8535AT90S8535的程序计数器

15、的程序计数器PCPC为为1212位位宽，可以寻址全部的宽，可以寻址全部的Flash Flash 程序区。程序区。 v程序空间的程序空间的最低位置最低位置定义为定义为复位及中断向量复位及中断向量。完好的中。完好的中断表见表断表见表8.18.1。 v可存放固定不变的数据表格，可存放固定不变的数据表格，用用Z Z指针查表指针查表LPMLPM指令指令. .2122程序存储器程序存储器中的中的复位复位及及中断向量中断向量表表8.18.1程序空间程序空间的的最低位最低位置置定义为定义为复位及中复位及中断向量断向量。22232.3.22.3.2 内部内部SRAMSRAM数据存储器数据存储器_32 个通用存放

16、器，个通用存放器，64 个个I/O 存放器，存放器，512 字节的字节的SRAM , 共共608 个字节。个字节。 地址范围地址范围 ：$000-$025F。_ 5种寻址方式：直接，种寻址方式：直接，间接，预减的间接，后加间接，预减的间接，后加的间接，带偏移量的间接的间接，带偏移量的间接寻址。寻址。 _一般的地址指针用一般的地址指针用X，Y，Z；带偏移量的间接带偏移量的间接寻址用寻址用Y，Z。23242.3.32.3.3 内部内部EEPROMEEPROM数据存储器数据存储器AT90S8535AT90S8535的的EEPROMEEPROM: :容量：容量：512 512 字节字节。作为一个作为一

17、个独立独立的数据空间而存在的，可以的数据空间而存在的，可以按字节读写按字节读写。寿命至少为寿命至少为100000100000次擦除。次擦除。其访问由其访问由地址地址存放器、存放器、数据数据存放器和存放器和控制控制存放器决定。存放器决定。后续章节有专门的详细阐述。后续章节有专门的详细阐述。 24252.3.42.3.4 I/O I/O 存放器存放器8535 8535 的所有的外围的所有的外围I/O I/O 都被放置在都被放置在I/O I/O 空间。空间。两种访问方式两种访问方式1 1I/OI/O操作形式操作形式 ;2 2普通内存访问形式普通内存访问形式; ; 用用IN IN 、OUTOUT类类

18、指令来访问不同的指令来访问不同的I/O I/O 地址。地址。普通内存地址普通内存地址 I/OI/O地址地址$20$202526表表2.1 AT90S8535 2.1 AT90S8535 的的I/O I/O 空间空间1 1 2627表表2.1 AT90S8535 2.1 AT90S8535 的的I/O I/O 空间空间2 22728表表2.1 AT90S8535 2.1 AT90S8535 的的I/O I/O 空间空间3 328293 3个重要的个重要的I/OI/O存放器存放器 SREG一、状态存放器一、状态存放器SREG 在在I/O空间的地址为空间的地址为$3F$5F，定义如下：，定义如下：初

19、始化值初始化值: $00 ；每一位；每一位可读可读可写可写。位位7I：全局中断使能全局中断使能 ，1：允许；：允许；0：制止。：制止。 每一个中断源都还有一个中断允许每一个中断源都还有一个中断允许/屏蔽位。屏蔽位。位位6T：位复制存储位复制存储 位位用户标志用户标志位位5H：半进位半进位标志位标志位 低低4 4位向高位向高4 4位的进位位的进位 29303 3个重要的个重要的I/OI/O存放器存放器 SREG一、状态存放器一、状态存放器SREG 在在I/O空间的地址为空间的地址为$3F$5F，定义如下：，定义如下：位位0C：进位进位标志位标志位 位位1Z：零值零值标志位标志位 位位2N：负数负

20、数标志位标志位 位位3V：溢出溢出标志位标志位 位位4S：标志位标志位；S位位N和和V的异或。的异或。 详细的影响：详细的影响：参考指参考指令集说明令集说明 。3031二、堆找指针二、堆找指针SP 16位堆栈指针位堆栈指针SP由两个由两个8位的位的I/OI/O存放器构成：存放器构成： 低低8 8位位SPL：I/O地址地址$3D$5D 高高8位位SPH： $3E$5E 复位后堆栈为复位后堆栈为SPH=$00，SPL=$00， 相关指令：相关指令：调用指令、中断指令、调用指令、中断指令、 PUSH、POP。堆栈区：片内堆栈区：片内SRAM。堆栈空间必须在对堆栈操作之前被程序定义。堆栈空间必须在对堆

21、栈操作之前被程序定义。 一般一般被定义成被定义成： SP$025F 重要提示重要提示：栈：栈顶顶地址小于栈底地址地址小于栈底地址；栈顶为空，即；栈顶为空，即SP指指向的单元不属于当前的向的单元不属于当前的堆栈空间。堆栈空间。31322.3.52.3.5 内存映像内存映像32332. 4 AVRAVR单片机系统复位单片机系统复位复位复位，就是单片机回到初始状态，就是单片机回到初始状态，I/OI/O存放器送规定的存放器送规定的初始值；初始值；PCPC指向指向$000$000，程序从头开场。，程序从头开场。 v 90系列单片机有系列单片机有3个复位源个复位源：3.3. 看门狗复位看门狗复位。当看门狗定时器超时，且看门狗为触。当看门狗定时器超时，且看门狗为触发时，复位。发时，复位。1.